JP2014235184A - 焦点検出装置、焦点調節装置、および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のコントラスト検出方式と同精度の焦点検出を、ウォブリングなしに行うことが可能な焦点検出装置を提供する。
【解決手段】結像光学系の射出瞳上の一対の領域をそれぞれ透過した一対の光束の一方が入射する第１受光素子列と、前記一対の光束の他方が入射する第２受光素子列と、前記第１受光素子列および前記第２受光素子列からそれぞれ出力された受光信号に基づいて、予定焦点面の画像と、前記予定焦点面に平行な２つの像面の画像とをそれぞれ合成する合成部と、前記合成部により合成された前記３つの画像に基づいて、前記結像光学系の焦点調節状態を検出する第１焦点検出部と、を備える焦点検出装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、焦点検出装置、焦点調節装置、および撮像装置に関する。

従来、フォーカシングレンズを微少駆動（ウォブリング）させながらコントラスト評価値を算出し、コントラスト評価値が最大になる位置を合焦位置とする、いわゆるコントラスト検出方式の焦点調節を行うデジタルカメラが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載されているように、コントラスト検出方式は、瞳分割型の位相差検出方式に比べて焦点検出の精度が高いという利点がある。

特開２００３−１５６６７７号公報

従来のコントラスト検出方式には、ウォブリングを行わなければ合焦位置を得られないという問題があった。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。
請求項１に記載の焦点検出装置は、結像光学系の射出瞳上の一対の領域をそれぞれ透過した一対の光束の一方が入射する第１受光素子列と、一対の光束の他方が入射する第２受光素子列と、第１受光素子列および第２受光素子列からそれぞれ出力された受光信号に基づいて、予定焦点面の画像と、予定焦点面に平行な２つの像面の画像とをそれぞれ合成する合成部と、合成部により合成された３つの画像に基づいて、結像光学系の焦点調節状態を検出する第１焦点検出部と、を備える。
請求項７に記載の焦点調節装置は、請求項６に記載の焦点検出装置と、第２焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて結像光学系の粗い焦点調節を行った後に、第１焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて結像光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、を備える。
請求項８に記載の撮像装置は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、請求項７に記載の焦点調節装置と、の一方を備える。

本発明によれば、従来のコントラスト検出方式と同精度の焦点検出を、ウォブリングなしに行うことができる。

第１の実施の形態に係るデジタルカメラ１の構成を模式的に示す図である。 第１の実施の形態に係る撮像素子２２の構成を模式的に示す図である。 自動焦点調節処理のフローチャートである。 第２の実施の形態に係るデジタルカメラ２の構成を模式的に示す図である。 各実施形態の変形例を示す図である。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るデジタルカメラの構成を模式的に示す断面図である。デジタルカメラ１は、予定焦点面に被写体像を結像させる結像光学系１１と、予定焦点面に結像した被写体像を撮像する撮像素子２２とを備える。結像光学系１１は、レンズ１１ａ、フォーカシングレンズ１１ｂ、およびレンズ１１ｃにより構成されている。レンズ駆動部１２は例えばステッピングモータ等のアクチュエータを備え、制御部２１の制御に応じてフォーカシングレンズ１１ｂを光軸Ｘの方向に駆動する。制御部２１はマイクロプロセッサやメモリ、その周辺回路等により構成され、不図示の記録媒体に予め記録されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、デジタルカメラ１の各部を制御する。

デジタルカメラ１のユーザが所定の撮影準備操作（例えば、不図示のレリーズスイッチの半押し操作）を行うと、制御部２１は後述する自動焦点調節処理を実行し、結像光学系１１のピント位置を調節する。その後、デジタルカメラ１のユーザが所定の撮影操作（例えば、不図示のレリーズスイッチの全押し操作）を行うと、制御部２１は後述する撮影処理を実行し、被写体像の画像データを作成する。制御部２１は作成した画像データを、例えばメモリーカード等の不図示の記憶媒体に記憶したり、液晶モニタ等の不図示の表示装置に表示（再生）したりする。

（撮像素子２２の説明）
図２（ａ）は、撮像素子２２の撮像面を被写体側から見た平面図である。なお図２（ａ）では、撮像面の一部のみを拡大して図示している。撮像素子２２の撮像面には、複数の撮像画素４０が二次元状に配列されている。

各々の撮像画素４０は、１つのマイクロレンズと、そのマイクロレンズにより被覆された一対の受光素子４０ａ、４０ｂとを有する。一対の受光素子４０ａ、４０ｂは、正方形の輪郭を有する１つの受光素子を撮影画面の上下方向（ｙ方向）に等分した形状を有しており、結像光学系１１の異なる領域を透過した一対の光束をそれぞれ受光する。つまり、撮像素子２２は、ｙ方向に一列に並べられた受光素子４０ａの列（受光素子列）と、同様に一列に並べられた受光素子４０ｂの列（受光素子列）と、を備えている。

（自動焦点調節処理の説明）
図３は、制御部２１が実行する自動焦点調節処理のフローチャートである。この処理は、制御部２１が不図示の記憶媒体から読み込んで実行する制御プログラムに含まれる処理である。制御部２１は、ステップＳ１００〜ステップＳ１２０において、いわゆる位相差検出方式の焦点検出に基づいて、粗い焦点調節を行う。その後、ステップＳ１３０以降において、いわゆるコントラスト検出方式の焦点検出に基づく、精緻な焦点調節を行う。以下、図３の各ステップについて順に説明する。

まずステップＳ１００において、制御部２１はいわゆる位相差検出法により結像光学系１１のデフォーカス量を算出する。以下、位相差検出法によるデフォーカス量の算出方法について、図２（ｂ）を用いて説明する。なお図２（ｂ）では、図２（ａ）と同様に、撮像素子２２の一部のみを拡大して図示している。また、説明を簡単にするため、以下では図２（ｂ）に示した５つの撮像画素を用いて説明するが、実際にはより多数の撮像画素が用いられる。

制御部２１は、まず受光素子４１ａの受光出力ａ（１）、受光素子４２ａの受光出力ａ（２）、受光素子４３ａの受光出力ａ（３）、受光素子４４ａの受光出力ａ（４）、受光素子４５ａの受光出力ａ（５）を並べて第１信号列ａ（ｉ）＝｛ａ（１）、ａ（２）、ａ（３）、ａ（４）、ａ（５）｝を生成する。同様に、受光素子４１ｂの受光出力ｂ（１）、受光素子４２ｂの受光出力ｂ（２）、受光素子４３ｂの受光出力ｂ（３）、受光素子４４ｂの受光出力ｂ（４）、受光素子４５ｂの受光出力ｂ（５）を並べて第２信号列ｂ（ｉ）＝｛ｂ（１）、ｂ（２）、ｂ（３）、ｂ（４）、ｂ（５）｝を生成する。

第１信号列ａ（ｉ）と第２信号列ｂ（ｉ）は、それぞれ結像光学系１１の異なる領域を透過した一対の光束に対応する一対の信号列であり、ピントのずれ量（デフォーカス量）に応じた大きさの位相差を有する。従って、周知の相関演算により、第１信号列ａ（ｉ）と第２信号列ｂ（ｉ）の位相差を算出し、その位相差に所定の変換係数（定数）を乗じることで、デフォーカス量を算出することができる。

続くステップＳ１１０において制御部２１は、ステップＳ１００で算出したデフォーカス量が所定のしきい値未満か否かを判定する。デフォーカス量が所定のしきい値以上であった場合にはステップＳ１２０に進み、そのデフォーカス量に応じた駆動量だけフォーカシングレンズ１１ｂを駆動させてステップＳ１００に戻る。他方、デフォーカス量が所定のしきい値未満であった場合にはステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０で制御部２１は、予定焦点面に結像された被写体像の画像データと、予定焦点面よりも被写体に近い所定の像面の画像データと、予定焦点面よりも被写体から遠い所定の像面の画像データと、の３つの画像データを生成する。以下、この処理について、図２（ｂ）を用いて説明する。なお、説明を簡単にするため、図２（ｂ）に示した５つの撮像画素を用いて説明するが、実際にはより多数の撮像画素が用いられる。

まず、予定焦点面３１に結像された被写体像の画像データは、各撮像画素について、当該撮像画素が有する一対の受光素子の受光出力を加算することにより生成される。例えば図２（ｂ）において、予定焦点面３１上の点Ｐ１１を通過する被写体光は、一対の受光素子４１ａ、４１ｂにそれぞれ入射する。従って、一対の受光素子４１ａ、４１ｂの受光出力を加算すれば、点Ｐ１１の位置に対応する画素値を得ることができる。

同様に、一対の受光素子４２ａ、４２ｂの受光出力を加算して点Ｐ１２の位置に対応する画素値を、一対の受光素子４３ａ、４３ｂの受光出力を加算して点Ｐ１３の位置に対応する画素値を、一対の受光素子４４ａ、４４ｂの受光出力を加算して点Ｐ１４の位置に対応する画素値を、一対の受光素子４５ａ、４５ｂの受光出力を加算して点Ｐ１５の位置に対応する画素値を、それぞれ得ることができる。

以上のように、各撮像画素について、当該撮像画素が有する一対の受光素子の受光出力を加算すれば、予定焦点面３１上の各点の画素値を得ることができるので、それらの画素値を対応する撮像画素の位置通りに配列すれば、予定焦点面３１に結像された被写体像の画像データを生成できる。

次に、予定焦点面３１よりも被写体に近い所定の像面３２の画像データは、隣接する２つの撮像画素からそれぞれの外側に位置する１つの受光素子を選択し、選択された２つの受光素子の受光出力を加算することにより生成される。例えば図２（ｂ）において、像面３２上の点Ｐ２１を通過する被写体光は、それぞれ異なる撮像画素に属する２つの受光素子４１ａ、４２ｂにそれぞれ入射する。従って、受光素子４１ａ、４２ｂの受光出力を加算すれば、点Ｐ２１の位置に対応する画素値を得ることができる。

同様に、受光素子４２ａ、４３ｂの受光出力を加算して点Ｐ２２の位置に対応する画素値を、受光素子４３ａ、４４ｂの受光出力を加算して点Ｐ２３の位置に対応する画素値を、受光素子４４ａ、４５ｂの受光出力を加算して点Ｐ２４の位置に対応する画素値を、それぞれ得ることができる。

以上のように、隣接する２つの撮像画素毎に、それら２つの撮像画素の各々からそれぞれ１つの受光素子を選択し、選択された２つの受光素子の受光出力を加算すれば、像面３２上の各点の画素値を得ることができるので、それらの画素値を対応する撮像画素の位置通りに配列すれば、像面３２の画像データを生成できる。

予定焦点面３１よりも被写体から遠い所定の像面３３の画像データについても像面３２の場合と同様であり、隣接する２つの撮像画素からそれぞれ１つの受光素子を選択し、選択された２つの受光素子の受光出力を加算することにより生成することができる。例えば図２（ｂ）において、撮像素子２２がなければ像面３３上の点Ｐ３１に到達するはずの被写体光は、受光素子４１ｂと、受光素子４２ａと、にそれぞれ入射する。従って、受光素子４１ｂ、４２ａの受光出力を加算すれば、点Ｐ３１の位置に対応する画素値を得ることができる。

同様に、受光素子４２ｂ、４３ａの受光出力を加算して点Ｐ３２の位置に対応する画素値を、受光素子４３ｂ、４４ａの受光出力を加算して点Ｐ３３の位置に対応する画素値を、受光素子４４ｂ、４５ａの受光出力を加算して点Ｐ３４の位置に対応する画素値を、それぞれ得ることができる。

以上のように、隣接する２つの撮像画素毎に、それら２つの撮像画素の各々からそれぞれ１つの受光素子を選択し、選択された２つの受光素子の受光出力を加算すれば、像面３３上の各点の画素値を得ることができるので、それらの画素値を対応する撮像画素の位置通りに配列すれば、像面３３の画像データを生成できる。

制御部２１は、続くステップＳ１４０において、それら３つの画像データの各々について焦点評価値を算出する。焦点評価値は、例えば隣接する各ピクセルについてピクセル同士の画素値の差の絶対値を演算し、それら絶対値の平均値を求めることで算出することができる。このようにして算出された焦点評価値は、当該画像データのコントラストが高いほど大きくなる。

次のステップＳ１５０では、それら３つの焦点評価値に対し、例えば多項式補間等による内挿を行い、焦点評価値が極大になる像面位置（合焦位置）を特定する。最後に、ステップＳ１６０において制御部２１は、予定焦点面と焦点評価値が極大になる像面位置とが一致するようにフォーカシングレンズ１１ｂを駆動させる。

上述した第１の実施の形態によるデジタルカメラによれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子２２は、結像光学系１１の射出瞳上の一対の領域をそれぞれ透過した一対の光束の一方が入射する受光素子列４１ａ〜４５ａと、一対の光束の他方が入射する受光素子列４１ｂ〜４５ｂと、を有する。制御部２１は、受光素子列４１ａ〜４５ａおよび受光素子列４１ｂ〜４５ｂからそれぞれ出力された受光信号に基づいて、予定焦点面３１の画像データと、予定焦点面３１に平行な２つの像面３２、３３の画像データとをそれぞれ合成し、その３つの画像データに基づいて、結像光学系１１の焦点調節状態を検出する。このようにしたので、従来のコントラスト検出方式と同精度の焦点検出を、フォーカシングレンズ１１ｂの移動なしに行うことができる。

（２）撮像素子２２は、結像光学系１１を透過した被写体光が入射し、被写体光を受光素子列４１ａ〜４５ａおよび受光素子列４１ｂ〜４５ｂに向けて出射する複数のマイクロレンズを備える。それら複数のマイクロレンズの各々は、受光素子４１ａ〜４５ａのうち１つと、受光素子４１ｂ〜４５ｂのうち１つとを被覆する。このようにしたので、３つの像面（予定焦点面３１および像面３２、３３）の画像データを、受光出力の加算により合成することができる。

（３）制御部２１は、受光素子列４１ａ〜４５ａおよび受光素子列４１ｂ〜４５ｂからそれぞれ出力された受光信号に基づき一対の光束の位相差を検出し、位相差から結像光学系１１の焦点調節状態を検出する。このようにしたので、コントラスト検出方式による焦点検出のみならず、位相差検出方式の焦点検出も行うことができる。

（４）制御部２１は、位相差検出方式の焦点検出により得られたデフォーカス量に基づいて結像光学系１１の粗い焦点調節を行った後に、コントラスト検出方式の焦点検出により得られた焦点評価値に基づいて結像光学系１１の焦点調節を行う。このようにしたので、高速かつ精緻な自動焦点調節を行うことが可能になる。

（第２の実施の形態）
図４（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るデジタルカメラの構成を模式的に示す断面図である。デジタルカメラ２は、カメラボディ３と、カメラボディ３に着脱可能な交換レンズ４とから成る、レンズ交換可能な一眼レフレックスカメラである。なお、以下の説明では、デジタルカメラ２の各部のうち、本発明に関係する部分についてのみ説明を行い、その他の部位については説明を省略する。

交換レンズ４は、第１の実施の形態と同様に、レンズ１１ａ、フォーカシングレンズ１１ｂ、およびレンズ１１ｃから成る結像光学系１１と、フォーカシングレンズ１１ｂを駆動するレンズ駆動部１２とを備える。また、カメラボディ３は、第１の実施の形態と同様の制御部２１に加えて、結像光学系１１により結像された被写体像を撮像する撮像素子２３と、光路上に配置されたクイックリターンミラー２４と、クイックリターンミラー２４の裏面に配置されたサブミラー２５と、結像光学系１１の焦点調節状態を検出するための焦点検出ユニット２６とを備える。

撮像素子２３は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子であり、第１の実施の形態に係る撮像素子２２とは異なり、個々の撮像画素が単一の受光素子のみを有する。クイックリターンミラー２４は、少なくとも撮影画面の全体を覆う大きさのミラーである。非露光時、クイックリターンミラー２４は結像光学系１１を透過した被写体光をカメラボディ３の上部に反射し、ファインダー部へと導く。露光時にはクイックリターンミラー２４は光路外の退避位置（図４に破線で示す位置）に駆動され、結像光学系１１を透過した被写体光は撮像素子２３に向かう。

クイックリターンミラー２４の中央およびその周辺の領域はハーフミラーとして構成され、当該領域に入射した被写体光は、その一部がクイックリターンミラー２４の裏面に設けられたサブミラー２５に向かう。サブミラー２５は、少なくとも上記のハーフミラー領域を覆う大きさを備え、ハーフミラー領域を透過した被写体光をカメラボディ３の下部に儲けられた焦点検出ユニット２６へと導く。

焦点検出ユニット２６の詳細を図４（ｂ）に示す。焦点検出ユニット２６は、コンデンサレンズ２７と、一対のセパレータレンズ２８ａ、２８ｂと、一対のラインセンサ２９ａ、２９ｂとを備える。なお図４（ｂ）では、各々の部材同士の間隔を実際よりも誇張して図示している。例えば、結像光学系１１の射出瞳３０とコンデンサレンズ２７との間隔は、実際には図４（ｂ）に示したものより大きい（長い）。また、コンデンサレンズ２７とセパレータレンズ２８ａ、２８ｂとの間隔も、実際には図４（ｂ）に示したものよりも大きい（長い）。他方、セパレータレンズ２８ａ、２８ｂとラインセンサ２９ａ、２９ｂとの間隔は、セパレータレンズ２８ａ、２８ｂの焦点距離程度であり、図４（ｂ）に示したものよりも小さい（短い）。

以下、焦点検出ユニット２６を用いた焦点検出方法について説明する。なお図４（ｂ）では、説明を簡単にするため、一対のラインセンサ２９ａ、２９ｂはそれぞれ一列に配列された５つの受光素子（受光素子列４１ａ〜４５ａ、および、受光素子列４１ｂ〜４５ｂ）を有するものとしているが、実際にはより多数の受光素子を有している。

図４（ｂ）に模式的に示した結像光学系１１の射出瞳３０のうち、右側に設けられた部分瞳Ａから出射した被写体光は、コンデンサレンズ２７により集光された後、セパレータレンズ２８ａを透過してラインセンサ２９ａに入射する。また、射出瞳３０の左側に設けられた部分瞳Ｂから出射した被写体光は、コンデンサレンズ２７により集光された後、セパレータレンズ２８ｂを透過してラインセンサ２９ｂに入射する。

ここで、ラインセンサ２９ａが有する５つの受光素子４１ａ〜４５ａは、ちょうど図２（ｂ）の同一の符号を付した５つの受光素子４１ａ〜４５ａに対応している。同様に、ラインセンサ２９ｂが有する５つの受光素子４１ｂ〜４５ｂは、図２（ｂ）の同一の符号を付した５つの受光素子４１ｂ〜４５ｂに対応している。制御部２１は、ラインセンサ２９ａ、２９ｂの受光出力を用いて、第１の実施の形態と同様に自動焦点調節処理（図３）を実行する。

例えば図３のステップＳ１００において、制御部２１は、ラインセンサ２９ａ、２９ｂの受光出力から信号列ａ（ｉ）、ｂ（ｉ）を作成して相関演算を行うことにより、結像光学系１１のデフォーカス量を演算する。また、図３のステップＳ１３０では、ラインセンサ２９ａ、２９ｂの受光出力を第１の実施の形態と同様に適宜加算することにより、３つの像面（予定焦点面と、予定焦点面よりも被写体に近い所定の像面と、予定焦点面よりも被写体から遠い所定の像面）に相当する画像データを生成する。

上述した第２の実施の形態によるデジタルカメラによれば、次の作用効果が得られる。
（１）焦点検出ユニット２６は、結像光学系１１を透過した被写体光を集光するコンデンサレンズ２７と、コンデンサレンズ２７を透過した被写体光を射出瞳３０上の一対の領域Ａ、Ｂをそれぞれ透過した一対の光束に分割し、一方を受光素子列４１ａ〜４５ａに、他方を受光素子列４１ｂ〜４５ｂにそれぞれ出射する一対のセパレータレンズ２８ａ、２９ｂとを備える。このようにしたので、いわゆる一眼レフレックス方式のデジタルカメラにおいて、従来のコントラスト検出方式と同精度の焦点検出を、フォーカシングレンズ１１ｂの移動なしに行うことが可能となる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。

（変形例１）
第１の実施の形態では、図３を用いて説明したように、位相差検出方式による自動焦点調節と、コントラスト検出方式による自動焦点調節とを組み合わせて利用していた。これを、コントラスト検出方式のみを用いるように変更してもよい。この場合の自動焦点調節処理は以下のようになる。

まず図３のステップＳ１３０〜Ｓ１４０と同様に、３つの像面に対応する３つの画像データを生成し、各々の焦点評価値を算出する。そして、被写体に近い像面３２と被写体から遠い像面３３との間に焦点評価値が極大になる像面位置（合焦位置）が存在するか否かを判定する。像面３２から像面３３までの間に合焦位置が存在しない場合、すなわち、像面３２より被写体に近いか、あるいは像面３３より被写体から遠い位置に合焦位置が存在する場合には、合焦位置がある方向に向かって一定量だけフォーカシングレンズ１１ｂを駆動した後、上記の処理を繰り返す。他方、像面３２から像面３３までの間に合焦位置が存在していた場合には、図３のステップＳ１５０と同様に、内挿演算により合焦位置を算出し、その合焦位置に合わせてフォーカシングレンズ１１ｂを駆動させればよい。

（変形例２）
受光素子の配列は、第１の実施の形態で説明した配列（図２（ａ））や、第２の実施の形態で説明した配列（図４（ｂ））に限定されない。以下、その他の配列について例示する。

まず、一対の受光素子の向きは、図２（ａ）とは異なる向きであってもよい。つまり、図２（ａ）では一対の受光素子４０ａ、４０ｂがｙ方向に並んでいるが、これをｚ方向に並べてもよい。

また、図５（ａ）に示すように、一対の受光素子４０ａ、４０ｂの一方と他方とがそれぞれ異なるマイクロレンズに被覆されていてもよい。この場合であっても、図２（ｂ）で説明したものと同様の考え方を適用することで、被写体に近い像面３２および被写体から遠い像面３３の画像データを生成することができる。

なお、図５（ａ）に示す配列を採用する場合、撮像素子全体のうち一部の撮像画素のみを、図５（ａ）に示す焦点検出用の撮像画素（一対の受光素子４０ａ、４０ｂのうち一方のみを有する撮像画素）とし、焦点検出にはそれらの撮像画素のみを用いるようにする。撮影の際には、焦点検出用の撮像画素の受光出力を、その周囲の（焦点検出用でない）撮像画素の受光出力から補間すればよい。

更に、１つのマイクロレンズに被覆される受光素子の数を、２つより多くすることも可能である。例えば図５（ｂ）に示すように、計４つの受光素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを二行二列に配列してもよい。この場合において、これら４つの受光素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、それぞれが結像光学系１１の射出瞳上の異なる領域を通過した４つの被写体光を受光する。

例えば図５（ｃ）に強調表示した受光素子（４１ａ、４２ｂ、４３ｃ、４４ｄ）の受光出力を加算することで、被写体に近い像面３２上の、点Ｐ４に相当する画素値を合成することができる。また、図５（ｄ）に強調表示した受光素子（４１ｄ、４２ｃ、４３ｂ、４４ａ）の受光出力を加算することで、被写体から遠い像面３３上の、点Ｐ５に相当する画素値を合成することができる。このように、受光素子を適宜選択し、その受光出力を加算すれば、第１の実施の形態と同様に、各像面の画像データを生成することが可能である。

より多くの受光素子を用いる例を図５（ｅ）に示す。図５（ｅ）では、計９つの受光素子を三行三列に配列した例を示している。この場合において、これら９つの受光素子は、それぞれが結像光学系１１の射出瞳上の異なる領域を通過した９つの被写体光を受光する。例えば被写体に近い像面３２の画像データは、図５（ｆ）に強調表示した受光素子の受光出力を加算することにより合成することができる。また、被写体から遠い像面３３の画像データは、図５（ｇ）に強調表示した受光素子の受光出力を加算することにより合成することができる。

また、それぞれが結像光学系１１の射出瞳上の異なる領域を通過した複数の被写体光を受光する複数の受光素子は、それぞれが異なる大きさ（受光面積）を有していてもよい。図５（ｈ）に、９つの受光素子が異なる大きさを有する例を示す。この例では、１つの撮像画素が計９つの受光素子を有しており、その配列は三行三列の正方配列である。また、９つの受光素子のうち、中央に配置されている受光素子がもっとも大きく、その上下左右に配置された４つの受光素子がその次に大きくなっている。

（変形例３）
上述した各実施の形態では、３つの像面（予定焦点面３１、予定焦点面３１よりも被写体に近い像面３２、予定焦点面３１よりも被写体から遠い像面３３）に相当する画像データを合成してコントラスト検出方式の焦点検出を行っていた。本発明はこのような実施の形態に限定されない。より多くの像面の画像データを合成する場合にも本発明を適用することが可能である。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１、２…デジタルカメラ、１１…結像光学系、２１…制御部、２２、２３…撮像素子

Claims (8)

1. 結像光学系の射出瞳上の一対の領域をそれぞれ透過した一対の光束の一方が入射する第１受光素子列と、
   前記一対の光束の他方が入射する第２受光素子列と、
   前記第１受光素子列および前記第２受光素子列からそれぞれ出力された受光信号に基づいて、予定焦点面の画像と、前記予定焦点面に平行な２つの像面の画像とをそれぞれ合成する合成部と、
   前記合成部により合成された前記３つの画像に基づいて、前記結像光学系の焦点調節状態を検出する第１焦点検出部と、
   を備える焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記結像光学系を透過した前記一対の光束が入射し、前記一対の光束の一方を前記第１受光素子列に、前記一対の光束の他方を前記第２受光素子列に、それぞれ出射する複数のマイクロレンズを備える焦点検出装置。
3. 請求項２に記載の焦点検出装置において、
   第１撮像画素と第２撮像画素と、の２種類の撮像画素をそれぞれ複数備え、
   前記第１撮像画素は、前記第１受光素子列に含まれる１つの受光素子と、前記複数のマイクロレンズのうち１つとにより構成され、
   前記第２撮像画素は、前記第２受光素子列に含まれる１つの受光素子と、前記複数のマイクロレンズのうち１つとにより構成される焦点検出装置。
4. 請求項２に記載の焦点検出装置において、
   前記複数のマイクロレンズの各々は、前記第１受光素子列に含まれる１つの受光素子と、前記第２受光素子列に含まれる１つの受光素子と、を少なくとも１つずつ被覆する焦点検出装置。
5. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記結像光学系を透過した光束を集光するコンデンサレンズと、
   前記コンデンサレンズを透過した光束を前記一対の領域をそれぞれ透過した前記一対の光束に分割し、一方を前記複数の第１受光素子に、他方を複数の第２受光素子にそれぞれ出射する一対のセパレータレンズと、
   を備える焦点検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
   前記複数の第１受光素子および前記複数の第２受光素子からそれぞれ出力された前記受光信号に基づき前記一対の光束の位相差を検出し、前記位相差から前記結像光学系の焦点調節状態を検出する第２焦点検出部を備える焦点検出装置。
7. 請求項６に記載の焦点検出装置と、
   前記第２焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて前記結像光学系の粗い焦点調節を行った後に、前記第１焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて前記結像光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、
   を備える焦点調節装置。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、請求項７に記載の焦点調節装置と、の一方を備える撮像装置。
   

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